RMS-mätare medels OTA

opampen
Inlägg: 1766
Blev medlem: 16 november 2013, 18:59:54
Ort: Stockholm

Re: KRM, RMS-meter

Inlägg av opampen »

Tycker du gör helt rätt i det!

Lägger man upp det på kopplingsdäcket och mäter kan det bli klarare sen!

Hoppas du får tag i den som beställt av dig!
Användarvisningsbild
Spisblinkaren
EF Sponsor
Inlägg: 12990
Blev medlem: 13 december 2012, 21:41:43

Re: KRM, RMS-meter

Inlägg av Spisblinkaren »

Jag har ikväll skissat på en enklare modell av RMS-mätare jämfört med dom typ 5st quad-kapslar jag behövde med min ursprungliga variant.

Om jag kan få denna att funka krävs bara 2 kapslar., en dubbel OTA och en quad OP.

Men jag är mycket osäker på vad jag gör.

Och jag gillar det :D

TROR jag fattar hur man kan kvadrera signalen, däremot tror jag inte ens jag fattar hur jag tar roten ur (den integrerade varianten).

Roten-ur:tricket hittade jag i en av mina böcker av Walter G. Jung.

Jag fattar den inte men tricket tycks gå ut på att om man lägger en kvadrerande multiplikator i återkopplingsslingan för en OP så får man roten ur :)

Jag fattar ingenting :D

MVH/Roger
Du har inte behörighet att öppna de filer som bifogats till detta inlägg.
Användarvisningsbild
Spisblinkaren
EF Sponsor
Inlägg: 12990
Blev medlem: 13 december 2012, 21:41:43

Re: KRM, RMS-meter

Inlägg av Spisblinkaren »

Jag har kikat ännu mer på detta.

Känner mig som professor Baltazar :D

Jag har lusläst databladet för LM13700 och klurat en hel del.

Formeln jag vill nyttja är

\(\large I_0=\frac{2I_s*I_{abc}}{I_D}\)

Observera att här kan man både multiplicera och dividera ANALOGT!

Men jag förstår inte riktigt.

Dock har jag förstått att det går inte bara att ta bort Id (syns ju direkt i formeln men ändå), utan Id tycks man få en "sedvanlig" transkonduktansförstärlkkare enligt:

\(\large Uin*\frac{I_{abc}*q}{2kT}=I_o\)

som också kan skrivas

\(Uin*gm=I_o\)

Sen har jag förstått att linjäriseringsdioderna ("Id") måste vara biaserade och för att kunna biasera dom så måste dom gå till jord via en offsetjusterande pot som också ligger över ingångstamparna.

Så för att få igenom Id=2mA (som jag behöver) så måste hälften gå till repektive pinne och resistansen hos potten blir låg för annars blir offsetjusteringen för stor samtidigt som inströmmen (Is) då blir låg ty jag har ju säg en 1k pot och jag vill ha typ 1mA IN i ingångstrissorna (och inte genom 1k).

Vet inte riktigt hur jag ska göra men är övertygad om att det finns en relativt simpel lösning.

MVH/Roger
Användarvisningsbild
Spisblinkaren
EF Sponsor
Inlägg: 12990
Blev medlem: 13 december 2012, 21:41:43

Re: KRM, RMS-meter

Inlägg av Spisblinkaren »

Jag har ikväll skissat lite mer på min OTA-baserade RMS-mätare.

OTA-kretsen är mycket svår att förstå ner i detalj, jag har haft stora problem med det.

Jag har kommit på att det "enda" jag behöver OTA till är kvadrering av inkommande spänning, detta sägs ju också kunna funka för roten ur om man lägger den i en återkopplingsslinga (säger Walter G. Jung).

Jag behöver således bara skapa en kvadrerande OTA-krets.

Så ikväll har jag kämpat med det och känner mig relativt nära förståelse även om det faller på Iabc bias.

OTA sysslar bara med strömmar så inkommande ström från källan (Is) adderas till strömmen från linjäriseringsdioderna (Id) så att, som jag förstår det, ena basströmmen hos diffsteget är Id/2+Is medans andra basströmmen Id/2-Is.

Det är lite otydligt i dabladet för iom att detta är basströmmar där Id får vara ända up till 2mA, så kan man tycka att en måttlig hfe på 100 skulle ge 100mA genom ena difftrissan MEN jag tror jag kommit på varför det inte blir så ty det är Iabc (bias för diffsteget) som bestämmer strömmen och Iabc är av storleksordningen 1mA.

Med andra ord kan det inte bli 100mA genom nån av difftrissorna samtidigt som vi har Kirchoffs strömlag som då ju måste göra så att basströmmen (i form av Id utan signal) faktiskt måste minska OCH detta kan INTE ske om man modellerar Id med en strömgenerator som dom har gjort i databladet (samtidigt som dom själva aldrig anbvänder strömkälla), antar det är för att det blir enklare att förklara.

Sen har jag lurat på själva mekanismen bakom multiplikation och jag fattar det bara nästan för säg att ena signalen styr Iabc, som alltså sätter arbetspunkten hos difftrissorna och vars ström difftrissorna inte kan överstiga, och den andra signalen är den inkommande basströmmen (Is typ).

Då är det lite intressant att försöka förstå vad som händer, kom ihåg att Iabc är biasströmmen för diffsteget som inte kan överstigas (ena trissan kan ha dock ha max Iabc som kollektorström medans den andra har 0 eller så har båda trissorna Iabc/2 var).

Så om Is påförs ena basen medans Iabc moduleras då kan ju, eftersom difftrissorna inte kan leda alls utan basström, Is bli att funka som en "bom" (analogi från Philips experimentlådor :) ) eller ventil där strömmen genom difftrissan antingen är 0 när Is är 0 eller så är den Is*Iabc, på nån vänster :)

Man kan tänka sig att om Is är 0 så kan ingen ström flyta och Iabc måste bli 0 (det kan den nog bli när spänningen över trissan är väldigt liten), OM det finns Is OCH den är mindre än ~Iabc/hfe så kan Iabc moduleras linjärt, Is över detta typvärde gör så att strömstyrningen bli "digital" typ antingen släpps Iabc/2 på eller så stryps den.

Detta kan kanske tolkas som "multiplikation" eller vad säger Ni?

Vild gissning :D

MVH/Roger
PS
På snobbspråk kan man nog kalla konstruktionen för en tvåkvadrantsmultiplikator ty Iabc måste vara >0 medans Is kan vara +/-. Jag tror jag inte behöver mer än en tvåkvadrantsmultiplikator för jag har Is=Iabc så jag har bara dom två fallen Is*Iabc respektive (-Is)*(-Iabc) där dock Iabc<0 inte existerar just nu.
Du har inte behörighet att öppna de filer som bifogats till detta inlägg.
Användarvisningsbild
Spisblinkaren
EF Sponsor
Inlägg: 12990
Blev medlem: 13 december 2012, 21:41:43

Re: RMS-mätare medels OTA

Inlägg av Spisblinkaren »

Jag har kikat lite mer på min KRM ikväll.

Bifogar schema.

Jag är nog fortfarande ute och cyklar men jag har lite börjat förstå problemet hos min kvadrerare.

Is (Isource) är lustigt nog bara strömmen in till pot.

Iabc är sen strömmen till en 1:1 strömgenerator som ger biasströmmen för de diffkopplade ingångstrissorna.

Is genereras relativt 0V.

Iabc genereras relativt -10V (ty strömgeneratorn sitter på negativa rail).

Utgångsströmmen (Io) är sedan proportionell mot Is*Iabc.

Men om Is kan skrivas Uin/Rs så blir det inte samma för Iabc utan (Uin-(-V'))/Rc där V'/Rc måste kompenseras bort för att få Iabc=Uin/Rc.

Om man kan kompensera bort det och Rs=Rc=R så blir Io~(Uin/R)^2.

Jag har börjat förstå ett sätt man kan göra detta på, utströmmen kan nämligen tecknas

\(\huge I_o=\frac{2I_sI_{abc}}{I_d}\)

Iabc kan sedan tecknas

\(I_{abc}=(Uin-V')/Rc\)

som är lika med

\(I_{abc}=Uin/Rc-V'/Rc\)

här behöver man skjuta till V'/Rc där V' är -10V.

Jag mellanlandar här för trött och kvällsvard nalkas.

MVH/Roger
Du har inte behörighet att öppna de filer som bifogats till detta inlägg.
Användarvisningsbild
Spisblinkaren
EF Sponsor
Inlägg: 12990
Blev medlem: 13 december 2012, 21:41:43

Re: RMS-mätare medels OTA

Inlägg av Spisblinkaren »

Man kan teckna Iabc på följande sätt:

\(I_{abc}=\frac{2Is}{Id}*\frac{Uin-V'}{Rc}\)

där Rc är resistansen in till strömgeneratorn Iabc som ligger 1,4V över Vss (vilket jag kallat V').

Här ser vi att Iabc får en konstant offset-term motsvarande

\(-\frac{2Is}{Id}*\frac{V'}{Rc}=-2Is*\frac{V'}{RcId}\)

denna måste kompeneras bort så att Uin bara jobbar jämfört med noll Volt, man kan då teckna:

\(Is=\frac{2Rs+RL}{\sum(R)}*Iin\)

vilket visar strömdelningen vid ingången som kan skrivas om enligt

\(Iin=\frac{\sum(R)}{2Rs+RL}*Is\)

Om man nu tittar på kompensationsströmmen (Io') så blir uttrycket

\(Io'=\frac{Rs}{\sum(R)}*Iin=\frac{Rs}{2Rs+RL}*Is=2Is*\frac{Rs/2}{2Rs+RL}\)

Jag är inte säker på tercknena här men det är ganska uppenbart att detta uttryck summeras in i ovanstående uttryck varvid summan blir noll och gör man det får man:

\(2Is*\frac{V'}{RcId}=2Is*\frac{Rs/2}{2Rs+RL}\)

dvs

\(\frac{V'}{RcId}=\frac{Rs/2}{2Rs+RL}\)

Enligt databladet är alltså RL satt till 2Rs (2Rs i ekvationerna symboliserar redan RL) och vi får

\(\frac{V'}{RcId}=\frac{Rs/2}{2Rs+2Rs}=1/8\)

vilket ger kontrollresistansen Rc

\(Rc=\frac{8V'}{Id}\)

Jag har sedan |V'| på ungefär 10V och Id=1mA, detta ger Rc=80k.

Databladet har 50k pot för Id=1,5mA och V'=13V, checkar och får 69k vilket är > 50 pot så uppenbarligen gör jag nåt fel :(

Om jag kör på med min konfiguration så väljer jag 80k, sen är RM dubbelt så stort som Rs samtidigt som Is skall förstärkas lika mycket som Iabc (dvs CH1 skall förstärkas lika mycket som CH2 när man kopplar ihop dom) så Rs blir på samma värde som Rc så jag får Rc=80k, Rs=80k och Rm=160k.

Måste genast provkopplas :)

MVH/Roger
PS
Måste dock vara medveten om att jag har en skalfaktor vad beträffar spänningen ut också, eventuellt kompenserar jag med en vanlig OP så att jag får 1V/V^2, just nu ligger jag nånstans på 60mV/V^2 om jag får tro mig själv :)
Du har inte behörighet att öppna de filer som bifogats till detta inlägg.
Användarvisningsbild
Spisblinkaren
EF Sponsor
Inlägg: 12990
Blev medlem: 13 december 2012, 21:41:43

Re: RMS-mätare medels OTA

Inlägg av Spisblinkaren »

Jag vill köra 1V/V^2.

Max utström för LM13700 är lite drygt 1mA och den strömmen har jag alltså vid Vid 10Vut.

I det läget är Uin=3,16V.

När strömmen är 1mA/10 är Uo=1V (de båda interna strömmarna har då minskat med 1/3,16)

För att maximalt få 10V ut vid 1mA behövs ett RL på 10k.

Vi har alltså

\(\huge Io=\frac{2I_sI_{abc}}{I_d}\)

Om Io är max 1mA så kan knappast användbar (kollektor)minström vara mycket mindre än 1nA.

1mA/1nA=1E6 dvs en tusendel hos vardera term i produkten Iabc*Is kan kanske hanteras, minspänning in blir då 3,16mV.

Jag har alltså input range [3,16m;3,16]V och output range [10u;10]V.

MVH/Roger
PS
Jag tänker mest högt här.
Skriv svar